ЛИНИИ АКАДЕМИКА КОШКИНА

Уже в конце 30-х гг. ХХ в., когда роботов можно было встретить только на страницах фантастических романов, а персональные компьютеры никому даже не снились, в СССР начали действовать автоматические линии производства.
      Работают они непрерывно, день и ночь, места занимают немного и стоят недорого, а производят больше любых станков. Причём сами контролируют качество деталей и изделий, если нужно, меняют вышедшие из строя инструменты и обладают ещё целым рядом поистине удивительных особенностей.
      Конечно, они не могут выпускать всё на свете, но принцип построения этого чуда инженерной мысли — как принцип колеса — не устареет никогда.
      Казалось бы, какие могут быть «чудеса» и секреты? Поставить станки-автоматы и пусть ими управляют компьютеры, а обслуживают их роботы. Например, так: робот-манипулятор закрепляет заготовку, компьютер запускает станок, станок обрабатывает деталь, компьютер останавливает станок, робот вынимает деталь и т. д. Вот и выйдет высокопроизводительная автоматическая линия — только успевай подвозить заготовки да отгружать с транспортёра готовые изделия!
      Не всё так просто. Изделие — результат сложного технологического процесса, который состоит из многих стадий и операций. Обычно детали обрабатываются на станках по одной, а транспортируются к месту следующей операции партиями, т. е. накапливаются на рабочих местах. Скорость обработки, транспортировки, комплектации, сборки, естественно, ограничена и не может выйти за свои физические пределы. Каждая операция требует времени — одна больше, другая меньше. Поэтому часть полуфабрикатов приходится упаковывать, везти, где-то складировать, хранить, потом снова везти, распаковывать и т. д. В результате даром теряется много времени, места и сил. А в идеале это должен быть единый поток с постоянной скоростью течения — без рывков и заторов.
      Получается, что идеальная линия должна получать заготовки и выдавать изделия в одном и том же темпе, независимо от времени технологических операций? Вот это будет зрелище! Как по мановению волшебной палочки, заготовки одна за другой вылетают из бункера, на лету превращаются в детали, собираются в узлы, а узлы — в готовые изделия; и эта бесконечная лента, извиваясь как змея, исчезает где-то за стенами завода... Красиво. Только волшебной палочки у нас нет: придётся воплотить всё это, как говорят, в металле.
      Пилоты знают, что при ускорении (или торможении) возникают перегрузки, много времени и горючего уходит на то, чтобы набрать или погасить скорость. Зато, когда самолёт взлетит и будет лететь с постоянной скоростью, можно включить автопилот и заняться своими делами, лишь иногда поглядывая на приборы пульта управления. А у нас деталь совершает то «взлёт», то «посадку» — на каждом станке... Об этом не может быть и речи. Значит, станок должен обрабатывать деталь прямо во время «полёта» — т. е. «лететь» вместе с ней.
      Но так он может улететь очень далеко. Должен же он вернуться за следующей заготовкой? — Поэтому поставим станок на вращающийся диск или барабан, тогда он сможет и двигаться, и возвращаться. За круг он сделает деталь.
      Однако процессы обработки длятся секунды, минуты или даже десятки минут. Получается, что каждый станок вертится по своей орбите, со своей скоростью. А ведь это единый механизм и должен работать буквально как часы...
      Стоп! Именно в часах (от самых маленьких, наручных, до огромных башенных) колёса крутятся с разной скоростью, часовая стрелка делает оборот за 12 часов, минутная — за час, а «производительность» одна и та же: «один тик-так» в секунду. Значит, на диске по кругу — как зубья в шестерёнке, как спицы в колесе — нужно поставить несколько станков на шаг друг от друга. (На каждом диске линии этот шаг один и тот же — поэтому и называется шагом линии.) Тогда каждый станок за время равное темпу линии будет проходить ровно один шаг, т. е. двигаться с одной и той же скоростью, — что и требовалось получить!
      Для длительного процесса возьмём колесо побольше, а для кратковременного — поменьше; большие будут вращаться медленно, а маленькие быстро — и все вместе как одно целое: шаг — деталь, шаг — деталь...
      «Ничего себе “маленькие”, — заметит внимательный читатель, — несколько станков на колесе! Это уже не колесо, а карусель в парке культуры!». — И не надо брать весь станок целиком. Достаточно разместить на диске только исполнительные органы, которые обеспечат движение инструмента относительно детали. (Такой диск называют ротором.) Движение довольно простое и операция в каждом конкретном случае только одна. Поэтому органы эти можно сделать простыми и компактными. Тогда шаг линии будет определяться не размерами станка, а только размерами изделия.
      Сами роторы крутиться не будут — нужен мотор. Чтобы передать движение от мотора по всей линии, построим ряд зубчатых колёс и на них закрепим роторы — в том порядке, в каком идут операции. Операции — с помощью инструментов — будут выполнять рабочие роторы. Инструменты могут быть самые разные: для штамповки, чеканки, закалки, контроля качества, нарезки резьбы и т. п. При закалке, например, заготовка вводится в нагревательную спираль на определённое время и затем погружается в ванночку с жидкостью-охладителем; при контроле детали касается быстрый и точный щуп-измеритель.
      Многое умеют рабочие роторы — вот только сами брать заготовки и передавать детали на следующую операцию они не могут. Поэтому подавать заготовки и принимать детали будут транспортные роторы, у которых вместо инструмента механические руки — захваты. В линии роторы так и чередуются: транспортный, рабочий, транспортный и т. д. Первый — загрузочный, последний — выпускающий.
      Линию достаточно запустить один раз, — после того как она заполнится, роторы без передышки будут работать за семерых. И даже самая долгая операция не сможет повлиять на темп потока, который определяется только скоростью транспортировки. Поэтому производительность роторных линий (скорость выпуска изделий) в 10-15 раз выше, чем у станков-автоматов. И окупаются они во много раз быстрее — за 1-3 года.
      Придумал эту замечательную конструкцию Лев Кошкин, тогда, в 1935 г., молодой инженер. Вскоре ему удалось внедрить своё изобретение, хотя, вообще говоря, это не просто: новое всегда с трудом пробивает себе дорогу. Но Льву Николаевичу пришлось решать вполне конкретную и очень важную задачу: стране были нужны патроны — очень много, и в короткий срок.
      Молодому изобретателю, в известном смысле, повезло. Процесс изготовления патрона удалось разделить на ряд простых операций (отливка и обточка пули, вытягивание гильзы из листовой заготовки, запрессовка капсюля, заполнение порохом, сборка и т. п.), каждая из которых выполняется одним инструментом в одно движение. А такая возможность есть далеко не всегда, не для всех изделий. Также роторные линии не могут выпускать громоздкие и тяжёлые предметы — захваты транспортного ротора не в состоянии брать и передавать их при вращении. Но кто упрекнёт, скажем, прокатный стан в том, что он не может делать газовые зажигалки?
      Зато линия по производству аэрозолей выпускает 1000 штук в минуту! Это полироль для мебели, лаки для волос, краски для автомобилей... Причём линия может выпускать несколько видов продукции одновременно, ведь технология изготовления баллончиков одна и та же. Их заполняют и маркируют строго в определённом порядке. Поэтому можно не опасаться, что все автомобили придётся красить в один цвет, или что во флаконе с надписью «Дезодорант» окажется средство от тараканов.
      Конечно, если завод переориентируется, например, на водопроводные краны, то всю линию придётся перестроить: и операции другие, и время у них другое — от этого зависит порядок расположения и диаметр роторов. Но легче построить новую. (И неудивительно: нужно изрядно потрудиться, чтобы даже из очень хорошей швейной машинки получилась приличная мясорубка!) А если необходимо выпускать большой ассортимент товаров малыми сериями? Что же, вообще отказаться в этом случае от роторных линий, или только изменить их конструкцию?
      В Научно-производственном объединении «Ротор» под руководством академика Л.Н. Кошкина была подробно разработана теория роторных машин и сконструированы роторно-конвейерные линии. Транспортные роторы были заменены гибкими цепными конвейерами, которые огибают рабочие роторы — так же, как велосипедная цепь огибает «звёздочки» у педалей и заднего колеса.
      Конвейер, проходя по замкнутому пути, связывает между собой несколько роторов, задавая тем самым последовательность операций. (Чтобы изменить эту последовательность, достаточно задать только путь конвейера.) Более того, прежде чем подать рабочему ротору деталь, он подаёт инструмент для её обработки.
      Такая (в прямом и переносном смысле) гибкая связь не только дала возможность легко и быстро перестраивать линию, но и включать в неё новые, недоступные ранее операции. Это увеличило список изделий и повысило производительность ещё в десять раз.
      Роторные и роторно-конвейерные линии давно и прочно, хотя и незаметно, заняли достойное место в технологическом арсенале нашей страны. Они успешно выпускают (помимо, естественно, патронов) электрические лампочки, радиодетали, стеклянную, керамическую и пластмассовую посуду — здесь же посуда наполняется и запечатывается. Фломастеры, шариковые ручки, одноразовые шприцы, свечи зажигания, механизмы наручных часов, те же велосипедные цепи — всего не перечислить... Производительность линий поистине колоссальна: два-три суперстанка покрывают потребность страны в этих видах изделий — даже такой, как Россия!